AT506732B1

AT506732B1 - WAVE WITH ADJUSTABLE STIFFNESS

Info

Publication number: AT506732B1
Application number: AT11202009A
Authority: AT
Inventors: Franz Pucher
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-01-15
Also published as: EP2278183A1; AT506732A3; AT506732A2; EP2278183B1

Description

österreichisches Patentamt AT506 732B1 2011-01-15Austrian Patent Office AT506 732B1 2011-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Welle mit verstellbarer Steifigkeit, wobei zwischen einem ersten Wellenabschnitt und einem zweiten Wellenabschnitt zumindest ein Torsionsstab angeordnet ist, wobei die Welle im Bereich des Torsionsstabes einen kleineren Durchmesser aufweist, als im Bereich der beiden ersten und zweiten Wellenabschnitte.Description: [0001] The invention relates to a shaft with adjustable rigidity, wherein at least one torsion bar is arranged between a first shaft section and a second shaft section, wherein the shaft has a smaller diameter in the area of the torsion bar than in the region of the two first and second shaft sections.

[0002] Aus der CH 397 344 A ist eine drehelastische, längenveränderliche Gelenkwelle bekannt, welche aus mindestens zwei axial zueinander verschiebbar geführten Teilen besteht. Die beiden Wellenteile sind über parallel zur Längsachse der Welle verlaufende Drehfederstäbe miteinander längenveränderlich verbunden, wobei die Drehfederstäbe mit einem Ende axial verschiebbar in dem benachbarten Wellenteil gelagert sind.From CH 397 344 A a torsionally elastic, variable-length propeller shaft is known, which consists of at least two axially displaceable guided parts. The two shaft parts are mutually variable length connected via parallel to the longitudinal axis of the shaft extending torsion spring rods, wherein the torsion spring rods are mounted axially displaceable in one end in the adjacent shaft part.

[0003] Die DE 10 002 259 A1 beschreibt eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem axial elastischen Bauteil. In einem vorgegebenen radialen Bereich des scheibenförmigen oder ringscheibenförmigen elastischen Bauteils ist eine einer einzustellenden axialen Steifigkeit entsprechende Anzahl über den Umfang verteilte axiale Durchtrennungen eingebracht. Derartige Durchtrennungen begrenzen durch die vermindernde effektive Fläche des scheibenförmigen Bauteils in radialer Richtung die Biegesteifigkeit in axialer Richtung, so dass die Anzahl dieser Durchtrennungen eine Variation der axial wirksamen Steifigkeit von einem nahezu unverändernden Verhalten bei sehr wenigen Durchtrennungen bis zu einer sehr geringen axialen Steifigkeit bei nahezu vollständig durchtrenntem Umfang mit nur wenigen verbleibenden, die Biegesteifigkeiten in radiale Richtung übernehmenden Stegen erreicht werden kann. Das Einbringen der Durchtrennungen erfolgt durch Stanzen, Schneiden oder mit Hilfe Laser-, Wasserstrahl-, Ultraschall- und vergleichbaren Trennmethoden. Nachteilig ist, dass durch die Durchtrennungen eine im Wesentlichen unumkehrbare fixe Einstellung der Drehsteifigkeit erfolgt.DE 10 002 259 A1 describes a torque transmission device for a drive train of a motor vehicle with an axially elastic component. In a predetermined radial region of the disk-shaped or annular disk-shaped elastic component, a number of axial partitions distributed over the circumference and corresponding to an axial stiffness to be set is introduced. Such cut-throughs limit the bending stiffness in the axial direction by the decreasing effective area of the disc-shaped member in the radial direction, so that the number of these cut-offs varies nearly axially from almost unchanged behavior with very few cuts to very little axial rigidity completely severed circumference with only a few remaining, the bending stiffness in the radial direction acquiring webs can be achieved. The introduction of the cuts is carried out by punching, cutting or using laser, water jet, ultrasonic and comparable separation methods. The disadvantage is that a substantially irreversible fixed adjustment of the rotational stiffness takes place through the severing.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Wellenverbindung zu schaffen, deren Steifigkeit zur Anpassung des Drehschwingungsverhaltens wiederholt verändert werden kann.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to provide a shaft connection whose rigidity can be changed repeatedly to adapt the torsional vibration behavior.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Welle zumindest eine axial auf der Welle verschiebbare, vorzugsweise rohrförmige Schaltmuffe aufweist, wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt der Welle durch die Schaltmuffe in einer ersten Stellung miteinander verbindbar und in einer zweiten Stellung trennbar sind.According to the invention this is achieved in that the shaft has at least one axially displaceable on the shaft, preferably tubular shift sleeve, wherein the first and the second shaft portion of the shaft are connected to one another by the shift sleeve in a first position and separable in a second position ,

[0006] Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass jeder Wellenabschnitt einen vorzugsweise durch eine Außenverzahnung gebildeten Formschlussbereich aufweist, welcher jeweils mit einem korrespondierenden, vorzugsweise durch eine Innenverzahnung gebildeten Formschlussbereich der Schaltmuffe zusammenwirkt. Durch die Schaltmuffe können die Wellenabschnitte beidseits des Torsionsstabes unter Umgehung des Torsionsstabes miteinander mechanisch drehverbunden werden, wodurch die Drehmomentübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt im Wesentlichen über die Schaltmuffe erfolgt. Somit ist in der ersten Stellung der Schaltmuffe der Torsionsstab aktiviert und in der zweiten Stellung der Schaltmuffe deaktiviert.Preferably, it is provided that each shaft portion has a form-fitting region preferably formed by an external toothing, which cooperates in each case with a corresponding, preferably by an internal toothing form-fitting region of the sliding sleeve. By the shift sleeve, the shaft sections on both sides of the torsion bar, while bypassing the torsion bar are mechanically connected to each other, whereby the torque transmission between the first and the second shaft portion substantially via the shift sleeve. Thus, in the first position of the shift sleeve of the torsion bar is activated and deactivated in the second position of the shift sleeve.

[0007] Mehrere diskret auswählbare Federsteifigkeiten können erreicht werden, wenn die Welle zumindest zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Wellenbereiche mit verstellbarer Steifigkeit aufweist, wobei jeder Wellenbereich mit verstellbarer Steifigkeit jeweils zumindest einen Torsionsstab zwischen einem ersten Wellenabschnitt und einem zweiten Wellenabschnitt aufweist, wobei vorzugsweise pro Wellenbereich mit verstellbarer Steifigkeit eine Schaltmuffe vorgesehen ist. Mit den Schaltmuffen können somit mehr als zwei Federsteifigkeiten realisiert werden.A plurality of discreetly selectable spring stiffnesses can be achieved when the shaft has at least two successively arranged in the axial direction wavy regions with adjustable stiffness, each shaft region with adjustable stiffness each having at least one torsion bar between a first shaft portion and a second shaft portion, preferably per Shaft range with adjustable stiffness a shift sleeve is provided. With the sliding sleeves thus more than two spring stiffness can be realized.

[0008] Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Torsionsstäbe unterschiedlicher Wellenbereiche verschiedene Federsteifigkeiten aufweisen.It is particularly advantageous if the torsion bars of different wave areas have different spring stiffnesses.

[0009] Mit zwei hintereinander angeordnete Wellenbereiche mit verstellbarer Steifigkeit, wobei 1/4 österreichisches Patentamt AT506 732B1 2011-01-15 die Wellenbereiche Torsionsstäbe mit unterschiedlichen Federverhalten aufweisen, lassen sich somit mittels zwei Schaltmuffen vier verschiedene Drehsteifigkeiten der Welle realisieren.With two successively arranged wave ranges with adjustable stiffness, which have the wave ranges torsion bars with different spring behavior, so can be realized by means of two shift sleeves four different torsional stiffnesses of the shaft.

[0010] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Fig. näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIG.

[0011] Es zeigen [0012] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Welle in einem Längsschnitt in einer ersten Schaltstel lung, [0013] Fig. 2 die Welle in einer zweiten Schaltstellung, [0014] Fig. 3 die Welle in einer dritten Schaltstellung und [0015] Fig. 4 die Welle in einer vierten Schaltstellung.1 shows a shaft according to the invention in a longitudinal section in a first shift position, [0013] FIG. 2 shows the shaft in a second shift position, [0014] FIG. 3 shows the shaft in a third shift position and [FIG. 0015] Fig. 4 shows the shaft in a fourth switching position.

[0016] Die in den Fig. 1 bis 4 in einem Ausführungsbeispiel dargestellte Welle 1, beispielsweise eine Antriebswelle für ein Fahrzeug, weist zwei Wellenbereich 2, 3 mit verstellbarer Steifigkeit auf. Jeder Wellenbereich 2, 3 weist einen ersten und einen zweiten Wellenabschnitt 2a, 2b; 3a, 3b mit jeweils einem Formschlussbereich 4 auf, wobei der Formschlussbereich 4 durch eine Außenverzahnung gebildet ist. Zwischen den beiden Wellenabschnitten 2a, 2b; 3a, 3b jedes Wellenbereiches 2, 3 ist jeweils ein Torsionsstab 5, 6 angeordnet. Die Welle 1 weist dabei im Bereich der ersten und zweiten Wellenabschnitte 2a, 2b, 3a, 3b einen größeren Durchmesser auf, als im Bereich der Torsionsstäbe 5, 6. Pro Wellenbereich 2, 3 mit verstellbarer Steifigkeit ist eine in Richtung der Achse 1a der Welle 1 längsverschiebbare, im Wesentlichen rohrförmige Schaltmuffe 7, 8 vorgesehen, wobei die Schaltmuffe 7, 8 an Ihrer Innenseite jeweils mit den Formschlussbereichen 4 der ersten und zweiten Wellenabschnitte 2a, 2b; 3a, 3b zusammenwirkenden inneren Formschlussbereich 9, 10 aufweist, welcher beispielsweise durch eine Innenverzahnung gebildet werden kann.The shaft 1 shown in an embodiment in FIGS. 1 to 4, for example, a drive shaft for a vehicle, has two shaft portion 2, 3 with adjustable stiffness. Each shaft portion 2, 3 has a first and a second shaft portion 2a, 2b; 3a, 3b, each with a positive connection region 4, wherein the positive connection region 4 is formed by an external toothing. Between the two shaft sections 2a, 2b; 3a, 3b of each shaft region 2, 3, a torsion bar 5, 6 is arranged in each case. The shaft 1 in this case has a larger diameter in the area of the first and second shaft sections 2a, 2b, 3a, 3b than in the region of the torsion bars 5, 6. Each shaft section 2, 3 with adjustable rigidity is one in the direction of the axis 1a of the shaft 1 longitudinally displaceable, substantially tubular shift sleeve 7, 8 is provided, wherein the shift sleeve 7, 8 on its inner side in each case with the form-fitting regions 4 of the first and second shaft sections 2a, 2b; 3a, 3b has cooperating inner form-fitting region 9, 10, which can be formed for example by an internal toothing.

[0017] Durch Verschieben der Schaltmuffen 7, 8 können die ersten und zweiten Wellenabschnitte 2a, 2b; 3a, 3b jedes Wellenbereiches A, B veränderbarer Steifigkeit miteinander mechanisch drehverbunden oder freigestaltet werden.By moving the shift sleeves 7, 8, the first and second shaft sections 2a, 2b; 3a, 3b of each shaft region A, B of variable rigidity are mechanically rotationally connected to each other or free form.

[0018] Fig. 1 zeigt die Welle 1, wobei sich beide Schaltmuffen 7, 8 in einer ersten Stellung befinden, in welcher jeweils die ersten Wellenabschnitte 2a, 2b; 3a, 3b jedes Wellenbereiches A, B mit verstellbarer Steifigkeit mechanisch drehverbunden sind. Die Torsionsstäbe 5, 6 sind somit durch die Schaltmuffen 7, 8 überbrückt worden. Die Gesamtsteifigkeit jedes Wellenbereiches A, B setzt sich somit aus den Federsteifigkeiten der Torsionsstäbe 5, 6 und der Schaltmuffen 7, 8 zusammen.Fig. 1 shows the shaft 1, wherein both shift sleeves 7, 8 are in a first position, in which in each case the first shaft portions 2a, 2b; 3a, 3b of each shaft region A, B with adjustable stiffness are mechanically rotationally connected. The torsion bars 5, 6 have thus been bridged by the shift sleeves 7, 8. The overall stiffness of each shaft region A, B is thus composed of the spring stiffness of the torsion bars 5, 6 and the shift sleeves 7, 8.

[0019] Fig. 2 zeigt die Welle 1, wobei die linke Schaltmuffe 7 aktiviert und die rechte Schaltmuffe 8 deaktiviert ist. Die Federsteifigkeit wird in dieser Schaltstellung somit im Wesentlichen durch den Federstab 6 bestimmt.Fig. 2 shows the shaft 1, wherein the left shift sleeve 7 is activated and the right shift sleeve 8 is deactivated. The spring stiffness is thus essentially determined by the spring rod 6 in this switching position.

[0020] Fig. 3 zeigt die Welle 1 in einer weiteren Schaltstellung, wobei die linke Schaltmuffe 7 deaktiviert und die rechte Schaltmuffe aktviert wird. Die Federsteifigkeit der Welle 1 wird in diesem Fall im Wesentlichen durch den Torsionsstab 5 bestimmt.Fig. 3 shows the shaft 1 in a further switching position, wherein the left shift sleeve 7 is deactivated and the right shift sleeve is activated. The spring stiffness of the shaft 1 is determined in this case substantially by the torsion bar 5.

[0021] Fig. 4 zeigt eine weitere Schaltstellung, bei der beide Schaltmuffen 7, 8 deaktiviert sind. Die Torsionssteifigkeit der Welle 1 wird somit durch beide Federstäbe 5, 6 definiert.Fig. 4 shows a further switching position, in which both shift sleeves 7, 8 are deactivated. The torsional rigidity of the shaft 1 is thus defined by both spring rods 5, 6.

[0022] Mit der beschriebenen Welle und den Schaltmuffen 7, 8 können somit sehr einfach verschiedene und beliebig oft schaltbare Federsteifigkeiten und somit das Antriebsstrangverhalten beeinflusst werden. 2/4With the described shaft and the shift sleeves 7, 8 thus very different and arbitrarily often switchable spring stiffnesses and thus the drive train behavior can be influenced. 2.4

Claims

Austrian Patent Office AT506 732 B1 2011-01-15 Claims 1. An adjustable-rigidity shaft (1), wherein at least one torsion bar (5, 6) is arranged between a first shaft section (2a; 3a) and a second shaft section (2b; 3b) wherein the shaft (1) in the region of the torsion bar (5, 6) has a smaller diameter than in the region of the two first and second shaft sections (2a, 2b; 3a, 3b), characterized in that the shaft (1) at least an axially displaceable, preferably tubular shift sleeve (7, 8), wherein the first and the second shaft portion (2a, 2b, 3a, 3b) of the shaft (1) by the shift sleeve (7, 8) connected to each other in a first position and are separable in a second position.

2. shaft (1) according to claim 1, characterized in that each shaft portion (2a, 2b, 3a, 3b) preferably formed by an external toothing form-fitting region (4) which in each case with a corresponding, preferably formed by an internal toothing form-fitting region ( 9, 10) of the shift sleeve (7, 8) cooperates.

3. shaft (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft (1) has at least two in the axial direction successively arranged wave regions (2, 3) with adjustable stiffness, each shaft region (2, 3) with adjustable stiffness each having at least one torsion bar (5, 6) between a first shaft portion (2a, 3a) and a second shaft portion (2b, 3b).

4. shaft (1) according to claim 3, characterized in that per shaft region (2, 3) with adjustable stiffness, a shift sleeve (7, 8) is provided.

5. shaft (1) according to claim 3 to 4, characterized in that the torsion bars (5, 6) of different shaft regions (2, 3) have different spring stiffnesses. 1 sheet of drawings 3/4